Improving the bioaccessibility of tomato pomace bioactives by excipient emulsion in bread and tomato sauce samples
Ekmek ve domates sosuna eklenen domates posasındaki biyoaktiflerin biyoerişilebilirliğinin eksipiyan emülsiyon ile arttırılması
- Tez No: 663913
- Danışmanlar: PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ MERVE TOMAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
En önemli otsu bitkilerden biri olan ve Solanaceae familyasına ait domates, dünya çapında iyi bir besin kaynağı olarak kabul edilir ve özellikle Akdeniz diyetinin en önemli parçalarından birini oluşturur. Domates, insan sağlığında olumlu etkilere sahip olan organik asitler, diyet lifi, çeşitli fenolik bileşikler, özellikle de likopen ve beta-karoten gibi karotenoidlerce oldukça zengindir ve ayrıca iyi bir vitamin ve mineral kaynağıdır. Domates taze olarak tüketilmesinin yanı sıra salça, meyve suyu, sos, ketçap ve kuru domates gibi endüstriyel işlemlerle üretilen domates ürünleri olarak ve pek çok ürünün içerisinde de yaygın şekilde tüketilmektedir. Günümüzde dünya çapında domates bazlı ürünlerin üretimi için yılda 40 milyon tondan fazla domates işlenmektedir. Ayrıca domates ve domates bazlı ürünler bu yüksek tüketim miktarından dolayı dünyadaki mineral, vitamin ve antioksidanların vazgeçilmez kaynaklarından biri haline gelmiştir. Domatesin endüstriyel olarak işlenmesi sırasında pek çok endüstriyel atık üretilmektedir ve ortaya çıkan ana atık her biri biyoorganik birer madde olan domates kabuğu, çekirdeği ve az miktarda domates küspesinden oluşan domates posasıdır. Ticari bir değeri olmayan domates posası genellikle çöp sahalarına atılan veya hayvan yemi olarak kullanılan, üreticiler için hem çevresel hem de ekonomik sorunlar teşkil eden bir atık türüdür. Daha önce yapılan çalışmalarla ortaya konduğu üzere, endüstriyel bir atık olarak görülen domates posası, domatesin de içerdiği besinlerce zengin olduğu için iyi bir besin kaynağı olarak değerlendirilebilir. Buna ek olarak, domates posası radikal süpürücü özelliğe sahip olan likopen, lutein, ve beta-karoten gibi karotenoidler, rutin ve kuersetin gibi fenolik bileşikler içermesinden dolayı iyi bir antioksidan kaynağıdır. Bu biyoaktif bileşiklerin sağlık üzerindeki etkilerini anlamak için yapılan çalışmalarda, antioksidanların prostat, bağırsak, meme kanseri gibi çeşitli kanser türleri ve çeşitli kronik hastalıklar gibi hastalıkların risklerini azaltarak insan sağlığını koruyucu etkiler gösterdikleri görülmüştür. Domates ve domates posasının yüksek miktarda antioksidan içermesinden dolayı insan sağlığı üzerinde koruyucu etkileri olduğu bilinmektedir. Domates ve domates posasında bulunan biyoaktif bileşiklerin ve özellikle de likopen ve beta-karotenin insan sağlığı üzerindeki olumlu etkileri genellikle bu bileşiklerin antioksidan aktivitelerine bağlanmaktadır. Ancak, bu antioksidatif özelliğe sahip biyoaktif bileşikler özellikle de domates ve domates posasında bulunan karotenoidlerin ve fenoliklerin bir çoğu lipofilik özelliktedir ve genellikle hücre matriksinden sınırlı salınımı, sınırlı biyoerişilebilirliği, düşük emilimi, ve/veya sindirim sırasında gerçekleşen kimyasal/biyokimyasal bozunmalar gibi sınırlayıcı etkenlerden dolayı düşük biyoyararlılığa sahiptirler. Biyoaktif bileşiklerin biyoerişilebilirliklerini ve biyoyararlılıklarını kısıtlayıcı bu nedenlerin, yeni gıda sistemleri ve özellikle de nanolipozom, nanoemülsiyon, yağ bazlı nanotaşıyıcılar gibi nanoteknolojik uygulamalarla azaltılabileceği yapılan çalışmalarla gösterilmiştir. Kolay hazırlanmaları ve gıda içerisine kolayca adapte edilebilmelerinden dolayı emülsiyonlar, taşıyıcı gıda sistemleri olarak çokça tercih edilmektedir. Özellikle su içinde yağ emülsiyonunun ya da nanoemülsiyonların bünyelerinde barındırdıkları lipid damlacıklar, hidrofobik yapıdaki biyoaktif bileşiklerin biyoerişilebilirliklerini ve biyoyararlılıklarını arttırarak bu bileşiklerin sağlık üzerindeki etkilerini geliştirebilirler. Bu sebeple, özel olarak üretilen eksipiyan emülsiyonların meyve ve sebzelerde bulunan biyoaktif bileşiklerin biyoyararlılığını arttırdığı daha önceki yapılan çalışmalarla gösterilmiştir. Bu çalışmada, eksipiyan emülsiyon kullanımı ile üretimleri sırasında tam buğday ekmeğine ve domates sosuna eklenmiş olan domates posasındaki biyoaktif bileşiklerin biyoerişilebilirliklerinin arttırılması ve böylelikle daha yüksek biyoyararlılığı olan biyoaktif bileşikler içeren eksipiyan gıdaların üretilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla, ürün uygulamalarında kullanılmak üzere, yağ fazı olarak ağırlıkça %8 zeytin yağı, emülgatör olarak ağılıkça %1 sodyum kazeinat ve su fazı olarak ağırlıkça %91 tampon çözeltisi (10mM potasyum fosfat çözeltisi) içeren emülsiyon, 20000 psi basınçta mikroakışkanlaştırıcıdan 3 kere geçirilerek eksipiyan emülsiyon olarak elde edilmiştir. Domates posası -35 °C'de 36 saat boyunca dondurularak kurutulmuş ve öğütülmüştür. Elde edilen domates posası 10mM potasyum fosfat tampon çözeltisiyle 1:5 (w/w) oranında karıştırılmış ve homojen hale getirilmiştir. Homojen hale gelen bu karışım mikroakışkanlaştırıcıdan geçirilerek elde edilen taze eksipiyan emülsiyon ile 1:1 (w/w) oranında karıştırılarak homojen hale getirilmiş ve ürün uygulamalarında kullanılacak olan son hali oluşturulmuştur. Daha sonra, ekmek yapma makinesinde içerisine ağırlıkça %5, %10 ve %20 oranında eksipiyan emülsiyon-domates posası karışımı ve yine aynı oranlarda yalnızca kurutulmuş ve öğütülmüş olan domates posası eklenerek altı çeşit tam buğday ekmeği üretilmiştir. Domates sosu örnekleri de yine ekmek örneklerindeki aynı oranlarla eksipiyan emülsiyon-domates posası karışımı ve yalnızca kurutulmuş ve öğütülmüş olan domates posası eklenerek ev yapımı olarak altı farklı çeşitte üretilmiştir. Bu altışar çeşit ekmek ve domates sosu örneklerinin yanı sıra kontrol örneği olarak içerisine eksipiyan emülsiyon-domates posası karışımı veya yalnızca kurutulmuş ve öğütülmüş olan domates posası eklenmeden diğer örneklerle aynı koşullarda ekmek ve domates sosu üretilmiştir. Eksipiyan gıda olarak üretilmiş olan ekmek ve domates sosu örneklerinde bulunan eksipiyan emülsiyonun örneklerde bulunan biyoaktif bileşiklerin biyoerişilebilirlikleri üzerindeki etkisini incelemek için, örneklerin toplam fenolik madde miktarı TFM analizi ile ve toplam antioksidan kapasiteleri CUPRAC, DPPH ve ABTS analizleri ile spektrofotometrik olarak belirlenmiştir. Spektrofotometrik olarak yapılan analizlerin yanı sıra, her bir örneğin karoten profilini belirlemek için içerdikleri likopen, lutein ve beta-karoten miktarları HPLC analizi yapılarak ve fenolik profilini belirlemek için ise içerdikleri naringin, rutin ve kuersetin miktarları LC-MS analizi yapılarak ortaya konmuştur. Ayrıca üretilen her bir ekmek ve domates sosu örnekleri üç paralel olarak üretilmiş ve yapılan tüm analizler iki kere tekrar edilmiştir. Yapılan spektrofotometrik analiz sonuçları genel olarak incelendiğinde spektrofotometrik analiz sonuçları tüm örnekler için, in vitro sonrası örneklerde başlangıç örneklerine göre daha yüksek olarak bulunmuştur ve tüm domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren örneklerin spektrofotometrik analiz sonuçları sadece domates posası içeren örneklerinkinden daha yüksek olarak tespit edilmiştir. TFM analiz sonuçlarını ve hesaplanan TFM biyoerişilebilirliklerini ekmek örnekleri için ele alırsak, domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren ekmek örneklerinin TFM analiz sonuçları, sadece domates posası içeren ekmek örneklerininkinin 4.5 - 12.3 katı kadardır (p<0.05). Ayrıca, bu sonuçlarla uyumlu olarak domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren ekmek örneklerinin TFM biyoerişilebilirlikleri ise sadece domates posası içeren ekmek örneklerininkinden %1.0 - %11.0 daha fazladır (p<0.05). TFM analiz sonuçlarını ve hesaplanan TFM biyoerişilebilirliğini domates sosu örnekleri için incelersek, domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren domates sosu örneklerinin TFM analiz sonuçları sadece domates posası içeren domates sosu örneklerininkinin 5.8 - 19.7 katı kadardır (p<0.05). Yine ekmek örneklerinde olduğu gibi bu sonuçlarla uyumlu olarak domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren domates sosu örneklerinin TFM biyoerişilebilirlikleri ise sadece domates posası içeren domates sosu örneklerininkinden %3.8 - %23.8 daha fazladır (p<0.05). Örneklerin toplam antioksidan kapasitelerini belirlemek için hem ekmek hem de domates sosu örneklerine yapılan CUPRAC, DPPH, ve ABTS analizlerinin sonuçlarını incelersek; domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren ekmek örneklerinin toplam antioksidan kapasitesi bu analizlere göre sadece domates posası içeren ekmek örneklerininkinin 5.9 - 11.3 katı kadarken, domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren domates sosu örneklerinin toplam antioksidan kapasitesi yine bu analizlere göre sadece domates posası içeren domates sosu örneklerinin 12.1 - 29.9 katı kadardır (p<0.05). Üretilen her iki ürün için de, domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren örneklerin sadece domates posası içeren örneklere göre daha yüksek antioksidan kapasitesine sahip olması, eksipiyan emülsiyonun örneklerde bulunan biyoaktif bileşiklerin salınımını arttırması, sindirim sırasında oluşturduğu karışık miseller ile biyoaktif bileşiklerin çözünümünü arttırması ve bu biyoaktif bileşikleri kimyasal ya da biyokimyasal bozunmadan korunması ile açıklanabilir. Ayrıca, eksipiyan emülsiyonda bulunan zeytinyağının kendi bünyesinde içermiş olduğu antioksidan özelliğe sahip fenolik bileşikler eksipiyan emülsiyon içeren örneklerin daha yüksek antioksidan kapasiteye sahip olmasına katkı sağlamış olabilir. Ekmek ve domates sosu örneklerinin HPLC analizi ile tespit edilen karotenoid profilleri olarak kabul ettiğimiz likopen, lutein ve beta-karoten miktarlarını incelersek, diğer analiz sonuçlarında olduğu gibi her iki ürün için de domates posası-eksipiyan emülsiyon içeren örnekler sadece domates posası içeren örneklerden daha yüksek miktarda karotenoid içerdiği görülmektedir. Bu durum yukarıda da açıklanan nedenlerle eksipiyan emülsiyonun biyoaktif bileşiklerin biyoerişilebilirliği üzerindeki olumlu etkilerine bağlanabilir. Domates posası-eksipiyan emülsiyon içeren ekmek örnekleri ve sadece domates posası içeren ekmek örnekleri arasındaki en yüksek fark likopen için 14.0, lutein için 12.1, beta-karoten için 11.2 kattır (p<0.05). Domates posası-eksipiyan emülsiyon içeren domates sosu örnekleri ve sadece domates posası içeren domates sosu örnekleri arasındaki en yüksek fark ise likopen için 376.4, lutein için 44.7, beta-karoten için 74.3 kattır (p<0.05). Domates sos örneklerinin içerdiği karotenoid madde miktarları ayrı ayrı incelendiğinde, kontrol örneği olarak üretilen ve içerisinde herhangi bir domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı veya sadece domates posası içermeyen domates sosu örneğinin, sadece domates posası içeren örneklerden daha yüksek miktarda karotenoid madde içeriğine sahip olduğu görülür ve bu durum domates posasında oldukça fazla miktarda bulunan pektinin sindirim sırasında biyoaktif olan karotenlerle etkileşime girerek onların ulaşılabiliriliğini azaltmasıyla açıklanabilir. Karotenoid profillerinin yanı sıra domates sosu örneklerinin karotenoid biyoerişilebilirlikleri de hesaplanmıştır; fakat ekmek örneklerinin sindirim sonrası digesta örneklerinde karotenler için düzgün pik elde edilememesinden dolayı ekmek örneklerinin karotenoid biyoerişilebilirlikleri hesaplanamamıştır. Domates sosu örnekleri içerisinde domates posası-eksipiyan emülsiyon karışımı içeren örneklerin karotenoid biyoerişilebilirlikleri diğer domates sosu örneği olan ve sadece domates posası içeren örneklerinkinden HPLC analizi sonuçları ile uyumlu olarak daha yüksek olarak bulunmuştur. Üretilen ekmek ve domates sosu örneklerinin karotenoid profilinin yanı sıra LC-MS analizi ile içerdikleri naringin, rutin, kuersetin miktarları fenolik profilleri olarak tespit edilmiştir ve diğer yapılan analizlerde olduğu gibi domates posası-eksipiyan emülsiyon içeren ekmek ve domates sosu örneklerinin içerdiği fenolik madde miktarları sadece domates posası içeren örneklere göre daha yüksek olarak bulunmuştur. Domates posası-eksipiyan emülsiyon içeren ekmek örnekleri ve sadece domates posası içeren ekmek örnekleri arasındaki en yüksek fark naringin için 15.3, rutin için 2.1, kuersetin için 4.6 kattır (p<0.05). Domates posası-eksipiyan emülsiyon içeren domates sosu örnekleri ve sadece domates posası içeren domates sosu örnekleri arasındaki en yüksek fark ise naringin için 20.2, rutin için 7.2, kuersetin için 28.7 kattır (p<0.05). Yapılan analiz sonuçlarının gösterdiği gibi eksipiyan emülsiyonun bulunduğu örneklerde daha yüksek miktarda biyoaktif bileşiklerin belirlenmesi, eksipiyan emülsiyonun varlığının bu biyoaktif bileşiklerin biyoerişilebilirliklerini arttırdığının bir göstergesidir ve bu sonuçlar daha önce yapılmış olan çalışmalarla da uyumludur. Bu çalışmanın genel bir sonucu olarak, eksipiyan gıdaların biyoaktif bileşiklerin biyoerişilebilirliğinin arttırılmasına katkı sağlamasından dolayı, bu biyoaktif bileşiklerin insan sağlığı için daha etkili bir hale gelebilecekleri düşünülmektedir. Ayrıca bu çalışma, endüstriyel bir atık olan ve biyoaktif bileşiklerce zengin olan domates posasının yeni ürün geliştirmede kullanılarak değerlendirilebileceğini göstermektedir. Bu sonuçlardan yola çıkarak eksipiyan emülsiyonların ve domates posası gibi antioksidanlarca zengin endüstriyel atıkların daha fazla araştırma yapılarak ve yeni yöntemlerle farklı gıda sistemlerine uygulanabileceği görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Tomato, that constitutes an important part of human diet worldwide, especially, in Mediterranean region, involves various bioactive compounds including phenolics and carotenoids. Also, tomato pomace, being the main industrial waste obtained from tomato processing, involves important amount of these bioactive compounds right along with tomato and can be potentially used in different forms and ways in the food products for valorization. Previously performed epidemiological studies have shown that these bioactive compounds provide protective effects for human health against several diseases like different types of cancers. However; the bioavailability of bioactive compounds is usually limited within gastrointestinal tract (GIT) after their ingestion and their limited bioavailability is a big restrictive challenge in order to provide their protective benefits to human health. The helps of excipient emulsions like oil-in-water emulsions as the lipid-based delivery systems in order to increase of the bioavailability of bioactives especially lipophilic ones in fruits and vegetables are demonstrated by the previous studies. In this study, whole wheat bread and tomato sauce as excipient foods were designed with addition of only tomato pomace and the mixture of tomato pomace-excipient emulsion at different ratios as 5 wt%, 10 wt%, and 20 wt% and in vitro GIT digestion is simulated for each sample. For the investigation of excipient emulsion effects on the bioaccesibility of bioactive compounds found tomato pomace, the total antioxidant capacities (TACs) and total phenolic content (TPC) were analyzed spectrophotometrically, carotenoids profile (lycopene, lutein, and beta-carotene contents) and phenolic profile (naringin, rutin, and quercetin contents) were analyzed by HPLC and LC-MS, respectively before and after in vitro GIT digestion. According to the results of all analyses within this study, the higher values for all bread and tomato sauce samples containing the mixture of tomato pomace-excipient emulsion were obtained compared to other samples containing only tomato pomace. In addition to this, calculated bioaccessibilities of TPC and carotenoids were higher with the presence of excipient emulsion in samples and this situation is concordant with obtained results of analyses. Overall results of this study demonstrated that the excipient foods can provide better health effects due to their enhanced bioaccessibility potential for bioactive compounds, and further investigation is needed for understanding of excipient emulsion effects in different food systems.
Benzer Tezler
- The effect of different thermal treatments on the bioaccessibility of bioactive compounds of Onobrychis sativa L.
Farklı ısıl işlemlerin Onobrychis sativa L. bitkisinin biyoaktif bileşenlerinin sindirilebilirliği üzerine etkisi
FATMA BETÜL KURTULUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLAY ÖZKAN
- Effects of novel food processing techniques on bioaccessibility and transepithelial transport of cranberrybush polyphenols
Yeni gıda işleme tekniklerinin gilaburuda bulunan polifenollerin biyoerişilebilirliği ve bağırsak taşınımları üzerindeki etkileri
GÜLAY ÖZKAN
Doktora
İngilizce
2021
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
- Farklı pektin türlerinin ın vıtro sindirim sonrasında kuşburnu püresinin biyoaktif bileşikleri üzerine etkisi
The effect of different pectin species on bioactive compounds of rosehip puree after in vitro digestion
KEVSER KANDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda Mühendisliğiİstanbul Sabahattin Zaim ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERVE TOMAŞ
- Acı bakla (Lupinus albus)'nın farklı pişirme yöntemlerine göre alerjen ve biyoerişilebilirlik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of allergen and bioaccessibility properties of lupine (Lupinus albus) according to different cooking methods
FATMANUR ÖZYÜREK ARPA
Doktora
Türkçe
2025
Beslenme ve Diyetetikİstanbul Medipol ÜniversitesiBeslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. INDRANİ KALKAN
- D vitamininin (kolekalsiferol) Pickering emülsiyon yöntemiyle enkapsülasyonunda zein-pullulan partiküllerin kullanımı, in vitro sindirim ve salım özelliklerine etkisi
Use of zein-pullulan particles in the encapsulation of vitamin D (cholecalciferol) by the Pickering emulsion method, its effect on in vitro digestion and release properties
ESRA UCA
Doktora
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiTrakya ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI ALİ GÜLEÇ